(57)【要約】【課題】溝寸法可変な反射板の提供。【解決手段】本発明は、一種の溝寸法可変なマイクロバンド反射アレイアンテナ反射板、特に一種の設計柔軟性および製造誤差がアンテナ全体に対する影響を減少できる反射板に関わる。接地板、その下表面に下部反射板と上部反射板を設ける、複数の第１マイクロバンドアンテナユニットと複数の矩形溝を設ける第２マイクロバンドアンテナユニットは、上部反射板の上部表面と下部表面に設ける。第２アンテナユニット個々の面積は、下部反射板の位置によって決める。かつ、対応する第１マイクロバンドアンテナユニットの面積より大きい。このほか、すべてのマイクロバンドアンテナユニットに設ける矩形溝の寸法および第２アンテナユニットの寸法に対して、一定の比例関係を有する。【選択図】図７
2007135172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部反射板に下表面を設け、この下表面に接地板を設けて、反射板を接地させ、下部反射板上に上部反射板を設け、この上部反射板に上表面と下表面を設けて、複数の第１マイクロバンドアンテナユニットと複数の矩形の溝を設ける第２マイクロバンドアンテナユニットをこの上表面と下表面に設け、
そのうち、第２マイクロバンドアンテナユニットの上部反射板の下表面に設ける位置は一対一に第１マイクロバンドアンテナユニットの反射板上表面の位置にそれぞれ対応し、かつ、第２マイクロバンドアンテナユニットの寸法は上部反射板の下表面によって決められ、
第２マイクロバンドアンテナユニットの面積は対応する第１マイクロバンドアンテナユニットより大きく、両者の面積に第１比例関係を有し、第２マイクロバンドアンテナユニットの矩形溝の寸法は、第１マイクロバンドアンテナユニットの寸法と第２比例関係を有することを特徴とするマイクロバンド反射アレイアンテナに使用する溝寸法可変な反射板。
【請求項２】
請求項１記載の反射板において、反射板は上部反射板の上に設ける受発信ユニットとの組み合わせにより、高周波信号を受発信することを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項３】
請求項２記載の反射板において、受発信ユニットはホーンアンテナであることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項４】
請求項２記載の反射板において、高周波信号の周波数帯は、１０.４ＧＨｚから１２.４ＧＨｚの間であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項５】
請求項２記載の反射板において、受発信ユニットは支持架台により、上部反射板の上方位置に固定することを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項６】
請求項１記載の反射板において、下部反射板はＦＲ−４材質の極超短波基板であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項７】
請求項１記載の反射板において、上部反射板はＦＲ−４材質の極超短波基板であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項８】
請求項１記載の反射板において、下部反射板の誘電常数は２から１２であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項９】
請求項１記載の反射板において、上部反射板の誘電常数は２から１２であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項１０】
請求項１記載の反射板において、如反射板の形状は正方形であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項１１】
請求項１記載の反射板において、接地板の材質は金属部材を用いることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項１２】
請求項１記載の反射板において、第１マイクロバンドアンテナユニットの材質は金属部材を用いることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項１３】
請求項１記載の反射板において、第２マイクロバンドアンテナユニットの材質は金属部材を用いることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項１４】
請求項１記載の反射板において、第１マイクロバンドアンテナユニットの形状は正方形であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項１５】
請求項１記載の反射板において、第２マイクロバンドアンテナユニットの形状は正方形であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項１６】
請求項１記載の反射板において、第１マイクロバンドアンテナユニットの形状は第２マイクロバンドアンテナユニット同じ形状であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項１７】
請求項１記載の反射板において、第１比例関係は、第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さは、対応した第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さの０.６５倍であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【請求項１８】
請求項１記載の反射板において、第２比例関係は、第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さは、対応した第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さの０.６倍であることを特徴とする溝寸法可変な反射板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種の溝寸法可変なマイクロバンド反射アレイアンテナ反射板、特に一種の反射板設計柔軟性を向上し、製造誤差がアンテナ全体に対する影響を減少する反射板に関わる。
【背景技術】
【０００２】
高周波通信の分野において、より良い通信周波数帯を獲得するため、マイクロバンド反射アレイアンテナを用いて、高周波信号の受発信を行なう。その構造は図１に示す。マイクロバンド反射アレイアンテナは円形ディスクとホーンアンテナがある。そのうち、円形ディスクの上部に設ける複数のアンテナユニット、円形ディスクの下表面に金属接地層(図示していない)を設ける。ホーンアンテナは、支持架台により円形ディスクの上部に固定する。さらに、反射アレイアンテナは遠隔地の高周波信号を受信するとき、高周波信号は円形ディスク上部表面に設ける複数のアレイアンテナユニットによって反射およびホーンアンテナに集中した後、ホーンアンテナによって受信する。反射アレイアンテナより高周波信号を発信するとき、ホーンアンテナから高周波信号を出力させ、円形ディスクの上表面に設ける複数のアレイアンテナユニットにより、その高周波信号を遠隔地の受信装置に伝送する。
【０００３】
反射アレイアンテナが良いゲイン(ｇａｉｎ)またはより広い帯域幅 (ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)を獲得する方法として、通常に反射アレイアンテナの反射板を設計するとき、円形ディスクの上表面に設ける複数のアレイアンテナユニットに様々なパターン(ｐａｔｔｅｒｎ)を設ける。さらに、これらのパターンはアレイアンテナユニットが上表面に設ける位置によって変化する。公知技術の円形ディスクのアレイアンテナユニットのパターン模様は、以下の３種類に分ける。
(１) 図２に示すとおり、円形ディスク上部表面に設けるアレイアンテナユニットに、長さが異なる遅延線(ｄｅｌａｙ  ｌｉｎｅ)を設ける。この図においての遅延線１４５、１４６、１４７、１４８に当たる。これらの遅延線の働きは、高周波信号は円形ディスクによって、反射するときに引き起こす位相差 (ｐｈａｓｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ)と高周波信号により、反射後の走行ビーム方向(ｍａｉｎ  ｂｅａｍ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ)を制御する。これにより、円形ディスクによって反射された高周波信号は、効率よくホーンアンテナに集中し、反射アレイアンテナによる高周波信号の受発信を可能にする。
(２) 図３に示すとおり、円形ディスク上表面に設ける複数のアレイアンテナユニットに、様々な回転角度と２本それぞれ異なる遅延線(直線形遅延線と湾曲形遅延線を言う。)を設けても良い。よって、円形ディスクの反射アレイアンテナはより良いゲインと帯域幅を有するほか、反射された高周波信号は効率よくホーンアンテナに集中し、反射アレイアンテナによる高周波信号の受発信を実現する。
(３) 図４に示すとおり、円形ディスク上表面の複数のアレイユニットは、円形ディスク上表面の位置により、様々な寸法で設けることができるほか、二層構造(すなわち、第１アンテナユニットと第２アンテナユニット)であっても良い。そのうち、第１アンテナユニットは円形ディスクの上表面に設け、第２アンテナユニットは円形ディスクの下表面(図示していない)に設ける。このほか、同じアレイユニットの第１アンテナユニットの寸法と第２アンテナユニットの寸法は、固定した比例関係を有する。一例として、第１アンテナユニット側面の長さは、対応する第２アンテナユニット側辺長さの０.６倍とする。
【０００４】
ただし、円形ディスクにおけるアレイアンテナユニットの形態と位置を設計するとき、円形ディスクの材質特性により(高い媒質を有するなど)、反射アレイアンテナ全体の性能はパターン寸法と配列に影響されやすい。よって、公知技術の円形ディスクの設計が難しく、製造するときもアレイアンテナユニットの寸法と位置を精密に要求しなければ、円形ディスクは高周波信号を効率よく反射できない。反射アレイアンテナ全体の性能(ゲイン、帯域幅および効率)を向上できない。
【０００５】
前記したとおり、業界は反射板設計の柔軟性を向上し、反射板の製造誤差によるマイクロバンド反射アレイアンテナ性能への影響がない溝寸法可変な反射板でもって、マイクロバンド反射アレイの製造コストを軽減し、反射板生産の良品率を向上するものが求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は主に下表面に設ける下部反射板を設け、下部反射板に接地板を設けて、この下部反射板を接地させる；この下部反射板上に上部反射板を設け、上部反射板に上表面および下表面を設けて、複数の第１マイクロバンドアンテナユニットと複数の矩形溝を有する第２マイクロバンドアンテナユニットを上表面と下表面にそれぞれ設ける溝寸法可変なマイクロバンド反射板に関わる。そのうち、これらの第２マイクロバンドアンテナユニットが反射板の下表面において、一対一に、第１マイクロバンドアンテナユニットが上表面に設ける上部反射板位置に対応し、かつ、これらの第２マイクロバンドアンテナユニットの寸法は反射板上に設ける下表面によって決められる。
すべての第２マイクロバンドアンテナユニットの面積は対応した第１マイクロバンドアンテナより大きい、かつ、両者に第１比例関係を有する。第２アンテナユニット矩形溝の寸法はすべての第２アンテナユニットの寸法と第２比例関係を有する。
【０００７】
本発明の溝寸法可変な反射板は、すべての種の受発信ユニットとの組合せにより、極超短波反射アレイアンテナを構成して、高周波信号を受発信できる。なお、この種の受発信ユニットは、ホーンアンテナ(ｈｏｒｎ)が好ましいである。本発明の溝寸法可変な反射板を設けるマイクロバンド反射アレイアンテナは、いずれの周波数の高周波信号の受信と発信できる。その周波数帯は、１０.４ＧＨｚと１２.４ＧＨｚとの間が好ましいである。本発明の溝寸法可変な反射板は、いずれの材質の下部反射板を設けても良い。好ましいものは、ＦＲ−４材質の極超短波基板、Ｄｕｒｏｉｄ材質の極超短波基板、Ｔｅｆｌｏｎ材質の極超短波基板、ロハセル（Ｒｏｈａｃｅｌｌ）材質の極超短波基板、ガリウム砒素(ＧａＡｓ)材質の極超短波基板またはセラミックス材質の極超短波基板が好ましいである。本発明の溝寸法可変な反射板は、いずれの材質の上部反射板を設けても良い。好ましいものは、ＦＲ−４材質の極超短波基板、Ｄｕｒｏｉｄ材質の極超短波基板、テフロン（登録商標）材質の極超短波基板、ロハセル（Ｒｏｈａｃｅｌｌ）材質の極超短波基板、ガリウム砒素材質の極超短波基板またはセラミックス材質の極超短波基板が好ましいである。本発明の溝寸法可変反射板の上部反射板は、いずれの数値の誘電常数であっても良い。２から１２の間が好ましいである。本発明の溝寸法可変反射板の下部反射板は、いずれの数値の誘電常数であっても良い。２から１２の間が好ましいである。本発明の溝寸法可変な反射板はいずれの形状であっても良い。好ましい形状は正方形、矩形または円形が好ましいである。
【０００８】
本発明の溝寸法可変な反射板はいずれの材質の接地板であっても良い。好ましい材質は、銅、アルミまたは金が好ましいである。本発明の溝寸法可変な反射板は、いずれの材質の第１マイクロバンドアンテナユニットであっても良い。好ましい材質は、銅、アルミまたは金が好ましいである。本発明の溝寸法可変な反射板はいずれの材質の第２マイクロバンドアンテナユニットであっても良い。好ましい材質は、銅、アルミまたは金が好ましいである。本発明の溝寸法可変な反射板はいずれ形状の第１マイクロバンドアンテナユニットであっても良い。好ましい形状は、正方形または矩形が好ましいである。本発明の溝寸法可変な反射板はいずれ形状の第２マイクロバンドアンテナユニットであっても良い。好ましい形状は、正方形または矩形が好ましいである。本発明の溝寸法可変な反射板の第１マイクロバンドアンテナユニットは、いずれの面積があっても良い。好ましい面積は第１マイクロバンドアンテナユニットの面積の０.５から０.８倍である。本発明の溝寸法可変な反射板の第２マイクロバンドアンテナユニットは、いずれの寸法の矩形溝であっても良い。好ましい長い辺は第２マイクロバンドアンテナユニット側辺長さの０.２から０.８倍である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、下部反射板に下表面を設け、この下表面に接地板を設けて、反射板を接地させ、下部反射板上に上部反射板を設け、この上部反射板に上表面と下表面を設けて、複数の第１マイクロバンドアンテナユニットと複数の矩形の溝を設ける第２マイクロバンドアンテナユニットをこの上表面と下表面に設け、
そのうち、第２マイクロバンドアンテナユニットの上部反射板の下表面に設ける位置は一対一に第１マイクロバンドアンテナユニットの反射板上表面の位置にそれぞれ対応し、かつ、第２マイクロバンドアンテナユニットの寸法は上部反射板の下表面によって決められ、
第２マイクロバンドアンテナユニットの面積は対応する第１マイクロバンドアンテナユニットより大きく、両者の面積に第１比例関係を有し、第２マイクロバンドアンテナユニットの矩形溝の寸法は、第１マイクロバンドアンテナユニットの寸法と第２比例関係を有することを特徴とするマイクロバンド反射アレイアンテナに使用する溝寸法可変な反射板としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の反射板において、反射板は上部反射板の上に設ける受発信ユニットとの組み合わせにより、高周波信号を受発信することを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項３の発明は、請求項２記載の反射板において、受発信ユニットはホーンアンテナであることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項４の発明は、請求項２記載の反射板において、高周波信号の周波数帯は、１０.４ＧＨｚから１２.４ＧＨｚの間であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項５の発明は、請求項２記載の反射板において、受発信ユニットは支持架台により、上部反射板の上方位置に固定することを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項６の発明は、請求項１記載の反射板において、下部反射板はＦＲ−４材質の極超短波基板であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項７の発明は、請求項１記載の反射板において、上部反射板はＦＲ−４材質の極超短波基板であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項８の発明は、請求項１記載の反射板において、下部反射板の誘電常数は２から１２であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項９の発明は、請求項１記載の反射板において、上部反射板の誘電常数は２から１２であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の反射板において、如反射板の形状は正方形であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項１１の発明は、請求項１記載の反射板において、接地板の材質は金属部材を用いることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項１２の発明は、請求項１記載の反射板において、第１マイクロバンドアンテナユニットの材質は金属部材を用いることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項１３の発明は、請求項１記載の反射板において、第２マイクロバンドアンテナユニットの材質は金属部材を用いることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項１４の発明は、請求項１記載の反射板において、第１マイクロバンドアンテナユニットの形状は正方形であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項１５の発明は、請求項１記載の反射板において、第２マイクロバンドアンテナユニットの形状は正方形であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項１６の発明は、請求項１記載の反射板において、第１マイクロバンドアンテナユニットの形状は第２マイクロバンドアンテナユニット同じ形状であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項１７の発明は、請求項１記載の反射板において、第１比例関係は、第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さは、対応した第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さの０.６５倍であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
請求項１８の発明は、請求項１記載の反射板において、第２比例関係は、第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さは、対応した第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さの０.６倍であることを特徴とする溝寸法可変な反射板としている。
【発明の効果】
【００１０】
第２マイクロバンドアンテナユニットに矩形溝を加工することにより、本発明の溝寸法可変なマイクロバンド反射アレイアンテナの反射板設計柔軟性は大幅に向上するほか、この種の反射板に占める面積をさらに縮小できる。このほか、マイクロバンドアレイアンテナの性能について、反射板生産精度の感応度(ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ)は、本発明の溝寸法可変なマイクロバンド反射板により、大幅に降下できる。さらに、廉価な高誘電常数の極超短波基板を使用することで、低い誘電常数の極超短波基板と同等効果が得られる。このため、本発明の溝寸法可変なマイクロバンドアレイアンテナ反射板は、極超短波反射アレイアンテナ生産コストを軽減、反射板と極超短波反射アレイアンテナの面積を縮小し、反射板の生産コストを軽減し、製品良品率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図５および図６に示すものは、本発明実施例１の溝寸法可変反射板、上部反射板の平面図と底面図である。そのうち、図５に示す反射板２１の上表面２２に複数の第１マイクロバンドアンテナユニット２３を設ける。これらの第１マイクロバンドアンテナユニット２３の形状はすべて正方形であり、かつ、すべての第１マイクロバンドアンテナユニット２３の寸法は上表面２１に設ける位置によって異なる。図６に示すものは、反射板２１の下表面２４に複数の第２マイクロバンドアンテナユニット２５を設ける。正方形の第２マイクロバンドアンテナユニット２５は、それぞれに矩形溝２５１を設ける。すべての第１マイクロバンドアンテナユニット２５の寸法は、下表面２４に設ける位置によって異なる。
【００１２】
このほか、図５および図６に示すものは、第１マイクロバンドアンテナユニット２３それぞれの位置が一対一に、第２マイクロバンドアンテナユニット２５の位置に対応し、両者に約１５ ｍｍ X １５ ｍｍ正方のマイクロバンドアンテナユニットセル(ｕｎｉｔ  ｃｅｌｌ)を構成する。
【００１３】
図７に示すものは、本発明の実施例１における溝寸法可変反射板の上部反射板のマイクロバンドアンテナユニットセル(ｕｎｉｔ  ｃｅｌｌ)と下部反射板の立体表示図である。図に示す通り、マイクロバンドアンテナユニットの第１マイクロバンドアンテナユニット２３は、上部反射板２１の上表面２２に設け、第２マイクロバンドアンテナユニット２５はこれに対応して、上部反射板２１の下表面に矩形溝２５１を設ける。本発明の実施例１において、第１マイクロバンドアンテナユニット２３の側辺長さ(ａ２)は、およそ第２マイクロバンドアンテナユニット２５の側辺長さ(ａ１)の０.６５倍(ａ２＝０.６５ａ１)とする。しかしながら、この側辺長さの比例関係は一定ではなく、必要により(アンテナ性能の要求など)変更できる。通常、この側辺長さの比例関係は０.５倍から０.８４倍の間に設定する。このほか、矩形溝２５１の長さ(Ｌ)と幅(Ｗ)は、第２マイクロバンドアンテナユニット２５の側辺長さ(ａ１)の０.６倍および０.２倍(L＝０.６ａｌ, Ｗ＝０.２ａｌ)に設定する。さらに、下部反射板２６の底面に接地板２６１を設けて、下部反射板２６を接地(ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ)させる。
【００１４】
前記の上部反射板２１と下部反射板２６が一体化に結合した後、本発明の実施例１の溝寸法可変な反射板を構成し、マイクロバンドアンテナユニットセル(ｕｎｉｔ  ｃｅｌｌ)の断面は図８に示す通りである。そのうち、上部反射板２１および下部反射板２６とも誘電常数(ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｎｓｔａｎｔ,ε)４.４のＦＲ−４材質の極超短波基板より構成するほか、両者の厚みは１.６ｍｍである。よって、本発明実施例１における溝寸法可変な反射板全体の厚みは僅か３.２ｍｍしかなく、この厚みは公知技術のマイクロバンド反射アレイアンテナの反射板厚み(６ｍｍ)より薄いである。
【００１５】
図９は本発明実施例１における溝寸法可変反射板のマイクロバンド反射アレイアンテナの表示図である。そのうち、反射板２は上部反射板２１および下部反射板２６を設け、長さ(Ｌ)および幅(Ｗ)はそれぞれ２５ｃｍ、l９.５ｃｍである。支持架台４２により、ホーンアンテナ４１を反射板２上部約２０ｃｍの場所に固定しておき、マイクロバンド反射アレイアンテナ４の受発信に備える。その高周波信号の周波数帯は１０.４ＧＨｚと１２.４ＧＨｚの間である。性能テストの結果、反射アレイアンテナ４の１.５ｄＢ帯域幅は、全体の帯域幅の１９.３％を占め、アンテナ全体の効率は３１.４８％、交差分極(ｃｒｏｓｓ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ)の分量は２５ｄｂ以下である。このほか、稼動周波数１１.４ＧＨｚの条件における反射アレイアンテナ４最大ゲインは２４.５ｄＢである。
【００１６】
一般のマイクロバンド反射アレイアンテナは反射板表面それぞれに設けるマイクロバンドアンテナユニットセル(ｕｎｉｔ  ｃｅｌｌ)により、受発信した高周波信号を受発信ユニットまたは遠隔受信装置に反射している。この高周波信号が反射された後、高周波信号それぞれの部分(反射板それぞれの位置によって反射される)に様々な位相差(ｐｈａｓｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ)を生じる。このときの高周波信号は、従来の放物面形状の反射板によって、反射されるときと同様である。よって、マイクロバンド反射アレイアンテナの反射板を設計するとき、通常はマイクロバンド反射アレイアンテナの稼動周波数と反射板の面積範囲によって限られる。反射された高周波信号の位相差により、反射板の周期(全体の位相差約３６０度)に変更を起きる。よって、設計にあたり、反射板のマイクロバンド反射アレイアンテナを設計規格に合致させるため、通常は (ゲイン、側帯波、帯域幅または効率など)に関し、以下の要素を配慮しなければならない。
(１)  適切な材質の選択(すなわち、適切な誘電常数εの選択) 、
(２)  適切なマイクロバンドアンテナユニットセルの寸法(側辺長さ) 、および、
(３)  適切なマイクロバンドアンテナユニットセルの構造の選択。
【００１７】
図１０は公知技術のマイクロバンド反射アレイアンテナ各種材質の反射板におけるマイクロバンドアンテナユニットセル(ｕｎｉｔ  ｃｅｌｌ)の側辺長さと発生する高周波信号(周波数１１ＧＨｚ)の位相反射(ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｐｈａｓｅ)関係図である。そのうち、ロハセル（Ｒｏｈａｃｅｌｌ）材質の誘電常数(ε)は１.０５、Ｄｕｒｏｉｄ材質の誘電常数(ε) は２.２、ＦＲ−４材質の誘電常数(ε) は４.４、Ａｒｌｏｎ材質の誘電常数(ε) は６となっている。
【００１８】
図１０に示すとおり、低い誘電常数の材質(ロハセル材質とＤｕｒｏｉｄ材質)の曲線は割とゆるやかで、３６０度の位相差(ｐｈａｓｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ)が得られるほか、安定傾斜率の区間範囲が大きい。よって、マイクロバンド反射アレイアンテナ設計者は、反射板のマイクロバンドアンテナユニットセルの側辺長さと位置を管理することにより、反射板各部分による高周波信号の反射位相分布を精確に調節して、反射される高周波信号の波形および主な反射方向を制御できる。しかしながら、これらの低い誘電常数より構成する基板のコストが高いため、大量生産品に向かない。
【００１９】
一方、高い誘電常数の材質(ＦＲ−４材質とＡｒｌｏｎ材質)の曲線は割と急勾配で、３６０度位相差に達し、安定傾斜率の区間範囲が非常に小さい。よって、マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さに僅かな変化(製造公差)でも、反射される高周波信号の位相は著しい変化を引き起こす。
【００２０】
このため、高い誘電常数材質の極超短波基板でマイクロバンド反射アレイアンテナの反射板を生産に使用するとき、製造精度に僅かな不足があれば、生産された反射板は高周波信号をマイクロバンド反射アレイアンテナの受発信ユニットまたは遠隔受信装置へ正確に反射することができなく、この種の反射板を設けるマイクロバンド反射アレイアンテナの機能を低下させる。すなわち、高い誘電常数材質で構成されたマイクロバンド反射アレイアンテナの効率(ゲイン、側帯波、帯域幅または効率など)は、反射板のマイクロバンドアンテナユニットの側辺長さの誤差に対する「敏感度」が極めて高い。よって、高い誘電常数材質の極超短波基板より構成されるマイクロバンド反射アレイアンテナの設計困難度が極めて高いほか、生産過程で側辺長さの製造精度により、反射板ごとを廃棄せざるを得ない。しかし、材料コストから、これらの高い誘電常数(ＦＲ−４など)の極超短波基板のコストは、前記した低い誘電常数の極超短波基板に比べてはるかに廉価のため、前記した問題点を克服できれば、マイクロバンド反射アレイアンテナ全体のコストも著しく軽減でき、大量生産を実現できる。
【００２１】
ＦＲ−４材質の極超短波基板は廉価のため、マイクロバンド反射アレイアンテナなど各種マイクロバンドアンテナに幅広く応用されている。よって、本発明実施例１はＦＲ−４材質(ε＝４.４)の極超短波基板により、溝寸法可変な反射板を実施する。図１１および図１２は、複数のマイクロバンドアンテナユニットセルに設けるＦＲ−４材質反射板(ε＝４.４)が様々な稼動レンジ(１０.６ＧＨｚ、１１ＧＨｚと１１.４ＧＨｚ)において、それぞれのマイクロバンドアンテナユニットセル(ｕｎｉｔ  ｃｅｌｌ)の第２マイクロバンドアンテナユニットの側面長さと発生する高周波信号の反射位相との関係図である。そのうち、図１１はマイクロバンドアンテナユニットセルの第２マイクロバンドアンテナユニットに矩形の溝を設けていない。図１２は、マイクロバンドアンテナユニットの第２マイクロバンドアンテナユニットに矩形の溝を設け、この矩形溝の長さ(Ｌ)と幅(Ｗ)は第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａ１)の０.６倍および０.２倍(Ｌ＝０.６ａｌ, Ｗ＝０.２ａｌ)に当たる。
【００２２】
図１１に示すとおり、稼動周波数が１１ＧＨｚのとき、マイクロバンドアンテナユニットの第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さは７から９ｍｍを設けることにより、曲線が安定の傾斜率および３６０度の位相差が得られる。しかし、このような狭い側辺長さ範囲(２ ｍｍ)において、側辺長さl ｍｍの変更ごとに、１６６.１度の反射位相差を引き起こす。さらに、すべてのマイクロバンドアンテナユニットセルの第２マイクロバンドアンテナユニットは７ｍｍより長くしなければならない。しかし、それぞれのマイクロバンドアンテナユニットセルは一定の面積(４９ｍｍ2)を占めているため、反射板の面積をさらに縮小できない。
【００２３】
一方、図１２に示すとおり、稼動周波数１１ＧＨｚにおいて、レイアウト・カーブ(ｌａｙｏｕｔ  ｃｕｒｖｅ)ごとに安定傾斜率の空間が大幅に増加し(４ｍｍから９ｍｍに延ばしている)、傾斜率も前記の曲線より低い。よって、僅かな側辺長さの誤差により、この種の反射板を設けるマイクロバンド反射アレイアンテナ全体の効率を損なうことなく、反射板全体の面積をさらに小さくできる。従って、エッチング加工により、第２マイクロバンドアンテナユニット上にそれぞれに矩形の溝を設けることにより、反射板の設計困難度が大幅に軽減できる。さらに、この種の反射板を設けるマイクロバンド反射アレイアンテナ全体の効率もマイクロバンドアンテナユニットセルの僅かな側辺長さの誤差により劣ることなく、反射板の生産における良品率も大幅に向上できる。
【００２４】
図１３に示すとおり、稼動周波数が１１ＧＨｚにおいて、本発明実施例１における溝寸法可変反射板の反射板における第２マイクロバンドアンテナユニットの側面長さと発生する高周波信号の反射位相の関係図である。そのうち、それぞれの曲線は第２マイクロバンドアンテナユニットに設ける長さ比例が異なる矩形溝(Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、S４)および矩形溝(ｗｉｔｈｏｕｔ  ｓｌｏｔ)を設けない場合の比較である。Ｓ１曲線は矩形溝の長さ(Ｌ)を示し、第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)の０.２倍(Ｌ＝０.２ａｌ)。S２曲線は矩形溝の長さ(Ｌ)は、第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)の０.４倍(Ｌ＝０.４ａｌ)。S３曲線は矩形溝の長さ(Ｌ)は第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)の０.６倍(Ｌ＝０.６ａｌ)。S４曲線は矩形溝の長さ(Ｌ)は第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)の０.８４倍(Ｌ＝０.８ａｌ)である。
【００２５】
図１３に示すとおり、すべての曲線のうち、S３曲線は最大の「安定傾斜率区間」を有し、かつ、その傾斜率はもっともゆるやかである。よって、本発明実施例１における溝寸法可変な反射板はS３曲線に基づいて設計し、その下表面の第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)および位置を配置することにより、高周波信号が正確にマイクロバンド反射アレイアンテナの受発信ユニットあるいは遠隔受信装置に反射できる。これらの第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さおよび位置が確定された後、その矩形溝の長さ(Ｌ)および幅(Ｗ)も確定できる(Ｌ＝０.６ａｌ，Ｗ=０.２ａｌ)。さらに、第２マイクロバンドアンテナユニットに対応する第１マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａ２＝０.６５ａｌ)および位置も確定できる。よって、廉価なＦＲ−４材質の極超短波基板は、本発明実施例１の溝寸法可変な反射板に応用できる。
【００２６】
前記の説明により、本発明実施例１の溝寸法可変な反射板は、高価な低い誘電常数の極超短波基板を使用する必要がないほか、設計困難度も大幅に緩和され、生産における良品率も大幅に向上できることが分かる。
【００２７】
図１４に示すものは、稼動周波数が１１ＧＨｚにおいて、本発明実施例２における溝寸法可変反射板の反射板における第２マイクロバンドアンテナユニットの側面長さと発生する高周波信号の反射位相の関係図である。このとき、反射板は高い誘電常数(ε＝６)のＡｒｌｏｎ材質の極超短波基板より構成する。そのうち、図に示すそれぞれの曲線は、第２マイクロバンドアンテナユニットに設ける長さ比例が異なる矩形溝(S１、S２、S３、S４)および矩形溝(Ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｓｌｏｔ)を設けない場合の比較である。S１曲線は矩形溝の長さ(Ｌ)を示し、第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)の０.２倍(Ｌ＝０.２ａｌ)。S２曲線は矩形溝の長さ(Ｌ)は、第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)の０.４倍(Ｌ＝０.４ａｌ)。S３曲線は矩形溝の長さ(Ｌ)は第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)の０.６倍(Ｌ＝０.６ａｌ)。S４曲線は矩形溝の長さ(Ｌ)は第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)の０.８倍(Ｌ＝０.８ａｌ)である。
【００２８】
図１４に示すとおり、すべての曲線の中、S３曲線は最大の「安定傾斜率区間」を有し、かつ、その傾斜率はもっともゆるやかである。よって、本発明実施例２における溝寸法可変な反射板はS４曲線に基づいて設計し、その下表面の第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａｌ)および位置を配置することにより、高周波信号が正確にマイクロバンド反射アレイアンテナの受発信ユニットあるいは遠隔受信装置に反射できる。これらの第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さおよび位置を確定した後、その矩形溝の長さ(Ｌ)および幅(Ｗ)も確定できる(Ｌ＝０.８ａｌ，Ｗ＝０.２ａｌ)。さらに、第２マイクロバンドアンテナユニットに対応する第１マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さ(ａ２＝０.６５ａｌ)および位置も確定できる。よって、本発明により、高い誘電常数のＡｒｌｏｎ材質極超短波基板を使用し、大きい誤差を生じるマイクロバンド反射アレイアンテナを生産できる。
【００２９】
前記の説明により、本発明実施例２の溝寸法可変な反射板を設計するとき、高い誘電常数の極超短波基板を使用できるほか、全体の面積小さくできるため、設計により柔軟性を持たせる。
【００３０】
このため、第２マイクロバンドアンテナユニットに矩形の溝を設けることで、本発明の溝寸法可変な反射板の設計柔軟性が大幅に向上できるほか、反射板が占める面積もさらに縮小できる。このほか、マイクロバンド反射アレイアンテナの反射板の製造精度に関わる感度(ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ)への影響は、本発明の溝寸法可変なマイクロバンド反射アレイアンテナの反射板を使用することにより、大幅に軽減できる。さらに、高い誘電常数の極超短波基板と低い誘電常数の極超短波基板とも同じの許容誤差を実現できる。よって、本発明の溝寸法可変マイクロバンド反射アレイアンテナの反射板はマイクロバンド反射アレイアンテナの生産コストを軽減でき、反射板およびマイクロバンド反射アレイアンテナの面積を縮小し、反射板の生産良品率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】公知技術のマイクロバンド反射アレイアンテナの表示図である。
【図２】公知技術のマイクロバンド反射アレイアンテナの円形ディスク上表面のアレイアンテナユニットにパターンを設ける表示図である（その１）。
【図３】公知技術のマイクロバンド反射アレイアンテナの円形ディスク上表面のアレイアンテナユニットにパターンを設ける表示図である（その２）。
【図４】公知技術のマイクロバンド反射アレイアンテナの円形ディスク上表面のアレイアンテナユニットにパターンを設ける表示図である（その３）。
【図５】本発明実施例１における溝寸法可変なマイクロバンド反射アレイアンテナ反射板の上部反射板平面図である。
【図６】本発明実施例１における溝寸法可変反射板の上部反射板の反射板底面図である。
【図７】本発明実施例１における溝寸法可変反射板の上部反射板のマイクロバンドアンテナユニットセルと下部反射板の立体表示図である。
【図８】図７におけるマイクロバンドアンテナユニットセルと下部反射板の断面表示図である。
【図９】本発明実施例１における溝寸法可変反射板のマイクロバンド反射アレイアンテナの表示図である。
【図１０】公知技術のマイクロバンド反射アレイアンテナ各種材質の反射板より構成するマイクロバンドアンテナユニットセルの側辺長さと発生する高周波信号(周波数１１ＧＨｚ)の反射位相との関係図である。
【図１１】複数のマイクロバンドアンテナユニットセルに設けるＦＲ−４材質反射板(ε＝４.４)が様々な稼動レンジ(１０.６ＧＨｚ、１１ＧＨｚと１１.４ＧＨｚ)において、それぞれのマイクロバンドアンテナユニットの第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さと発生する高周波信号(周波数１１ＧＨｚ)の反射位相との関係図である(第２マイクロバンドアンテナユニットに矩形の溝を設ける)。
【図１２】複数のマイクロバンドアンテナユニットに設けるＦＲ−４材質反射板(ε＝４.４)が様々な稼動レンジ(１０.６ＧＨｚ、１１ＧＨｚと１１.４ＧＨｚ)において、それぞれのマイクロバンドアンテナユニットセルの第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さと発生する高周波信号(周波数１１ＧＨｚ)の反射位相との関係図である(第２マイクロバンドアンテナユニットに矩形の溝を設ける)。
【図１３】稼動周波数１１ＧＨｚにおいて、本発明実施例１における溝寸法可変反射板の反射板における第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さと発生する高周波信号の反射位相の関係図である(反射板材質ＦＲ−４、ε＝４.４)。
【図１４】稼動周波数１１ＧＨｚにおいて、本発明実施例２における溝寸法可変反射板の反射板における第２マイクロバンドアンテナユニットの側辺長さと発生する高周波信号の反射位相の関係図である(反射板材質Ａｒｌｏｎ、ε＝６)。
【符号の説明】
【００３２】
１  反射アレイアンテナ
１１  円形ディスク
１２  ホーンアンテナ
１３  上表面
１４  アレイアンテナユニット
１４１,１４２,１４３,１４４  アレイアンテナユニット
１４５,１４６,１４７,１４８  遅延線
１５  支持架台
１６１  直線形遅延線
１６２  湾曲形遅延線
１７１,１７２,１７３,１７４  第１アンテナユニット
１７５,１７６,１７７,１７８  第２アンテナユニット
２  反射板
２１  上部反射板
２２  上表面
２３  第１マイクロバンドアンテナユニット
２４  下表面
２５  第２マイクロバンドアンテナユニット
２５１  矩形溝
２６  下部反射板
２６１  接地板
４  マイクロバンド反射アレイアンテナ
４１  ホーンアンテナ
４２  支持架台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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